Задание №34

При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, масса которого в 1,4 раза меньше массы исходного карбоната. Этот остаток растворили в 640 г 25%-ной соляной кислоты. При этом массовая доля кислоты уменьшилась вдвое. Вычислите объём (н.у.) газа, выделившегося при прокаливании.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Ваше решениедо 4 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. Остаток после прокаливания — смесь оксида кальция и не разложившегося карбоната кальция; в соляной кислоте растворяются оба компонента.

Уравнения реакций:
CaCO₃ → (t°) CaO + CO₂↑
CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

Ключевая идея. Пусть исходно было n моль CaCO₃ (масса 100n г), из них разложилось d моль. Независимо от глубины разложения на каждый атом кальция расходуется 2 моль HCl, поэтому
n(HCl прореаг.) = 2n моль; m(HCl прореаг.) = 2n · 36,5 г/моль = 73n г.
Масса раствора тоже не зависит от d:
m(остатка) = (100n − 44d) г; при растворении выделяется (n − d) моль CO₂, то есть 44(n − d) г;
m(р-ра) = 640 г + (100n − 44d) − 44(n − d) = (640 + 56n) г.

Использование условия о массовой доле. m(HCl исх.) = 640 г · 0,25 = 160 г; конечная доля вдвое меньше: 25 % / 2 = 12,5 %.
(160 − 73n) / (640 + 56n) = 0,125, отсюда 160 − 73n = 80 + 7n, отсюда 80n = 80, отсюда n = 1 моль.
Значит m(CaCO₃ исх.) = 100 г, а n(HCl прореаг.) = 2 моль при исходных 160 г / 36,5 г/моль ≈ 4,38 моль — кислота действительно в избытке, весь остаток растворился.

Объём газа при прокаливании. Масса остатка в 1,4 раза меньше массы исходного карбоната:
m(остатка) = 100 г / 1,4 = 71,43 г;
m(CO₂) = 100 г − 71,43 г = 28,57 г; n(CO₂) = 28,57 г / 44 г/моль = 0,649 моль;
V(CO₂) = 0,649 моль · 22,4 л/моль = 14,55 л ≈ 14,5 л.

Проверка: разложилось 0,649 моль из 1 моль (разложение частичное); m(HCl ост.) = 160 г − 73 г = 87 г, m(р-ра) = 640 г + 56 г = 696 г, w(HCl) = 87 г / 696 г = 12,5 % — ровно вдвое меньше исходных 25 %.

Ответ: CaCO₃ → (t°) CaO + CO₂↑; CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O; CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑; V(CO₂) ≈ 14,5 л.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №34Далее